算法告诉你雾霾带来的社会健康成本有多大

空气污染已经成为我国最严重的环境问题和发展障碍，特别是首要污染物雾霾对人体健康造成了严重影响，带来了巨大的健康成本。

作者|曹彩虹 韩立岩

转自|量化研究方法

源自|《统计研究》，原文标题《雾霾带来的社会健康成本估算》

本文通过将雾霾对人体的健康影响分类并逐项进行成本估计，估算出 2003 2013 年北京市雾霾所带来的扣除物价因素的社会健康总成本、人均成本、占 GDP 比重及变化率，并进一步分析了北京市政府环境治理工作对雾霾的社会健康成本的影响。研究结果表明: 北京市雾霾污染已经给居民带来了严重的健康问题以及巨大的社会健康成本; 而且健康总成本的增长率远远高于同期北京地区 GDP 的增长率; 同时，由于北京市人口总量的增加以及经济总量的不断提高，在污染浓度不变甚至降低的情况下，雾霾的健康总成本仍在增加; 研究还表明雾霾健康总成本的各年变化率相差比较大，这与北京市政府雾霾治理力度密切相关。

一、引言

雾霾在现代城市发展中已经成为一个不可忽视的环境问题和发展障碍。2014 年 1 月 4 日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入 2013 年自然灾情进行通报。特别是北京市，2013 年 1 月，北京市极端雾霾天气造成的主要颗粒污染高达六级，为最严重污染级别，空气污染指数高达 500，对人体健康带来巨大危害，成为国际范围的新闻热点。根据北京市环境保护局数据，近年来北京市雾霾主要组成中二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳均达到了国家二级标准，而可吸入颗粒物( PM10 与 PM2. 5 ) 污染浓度均严重超过国家二级标准( GB39052012) ( 除 2008 年奥运会期间以外) ，成为北京市的( PM10 与 PM2. 5 ) 污染浓度均严重超过国家二级标准( GB3905 主要污染物。雾霾对健康造成的威胁已经得到广泛的认同。据世界卫生组织估计，每年有 200 多万人因空气污染中的细小微粒而死亡。美国癌症协会研究发现空气中的细颗粒物每升高 0. 01mg/m3 ，总死亡率、肺心病死亡率、癌症死亡率的危险性分别增加 4% 、6% 和 8% 。根据 2013 年北京市卫生统计资料，在北京市的第一大死因恶性肿瘤中，肺癌已占最高比率; 呼吸系统疾病成为北京市疾病死亡的第四大死因、第三大住院原因。无疑，北京市雾霾已经对人体健康造成严重影响，带来巨大的社会健康成本。

对于空气污染问题，目前国内外学者们的研究重点仍然集中在对污染的认知如污染的特征、污染的防治以及污染的病理表现上，而关于空气污染对人体健康影响的研究却仍然较少，这些研究主题有以下几类: 一是空气污染对人体健康影响的病理研究如 Chien Ho Wang以台湾为例对沙尘暴对哮喘病人的影响进行了研究; 杨新影探讨了空气污染与患肺癌的关系，认为空气中的 SO2 和烟雾等是患肺癌的首因。二是关于空气污染与健康之间的暴露反应函数研究。如 Xu X 等得出空气污染与门诊病人之间的暴露反应函数并对北京市门诊病人的健康成本进行了估算; Kristin Aunan 等计算了住院病人的暴露反应函数; 阚海东计算了死亡人数的暴露反应函数; 三是关于某个城市的污染健康影响的研究。Wong C M 等对香港与伦敦空气污染与门诊就诊人次进行了比较研究; 张敏思估算了 20002004 年北京市城区空气颗粒物污染的健康影响; 王鹏和穆海林评估了大连空气颗粒物污染对健康损失的经济成本; Quah E 等对新加坡可吸入颗粒物的健康成本进行了估算; Zhu Chen 等对中国空气污染的健康成本进行了测算，认为空气污染对公众健康造成直接严重影响; 四是污染补偿或支付意愿研究，如王红对重庆市改善空气质量减少死亡风险的支付意愿进行了研究; Nicholas Z 等对美国的减少污染风险的支付意愿进行了研究; 曾贤刚等调查了北京市居民对大气细颗粒物 ( PM2. 5 ) 健康风险的认知状况、行为选择及降低健康风险的支付意愿; 穆怀中利用辽宁省调研数据，运用 Logit 模型分析了城市居民空气污染治理支付意愿的影响因素; 五是伤残损失，研究如沈洪兵对中国的伤残调整生命年指标的原理及其统计方法进行了研究; 世界卫生组织 2009 年对中国环境的疾病负担进行了研究等。

这些研究成果都对学者们后续研究做出了一定贡献。本文也正是在这些前期研究成果的基础之上对北京市雾霾带来的健康影响所造成的社会经济损失进行评估。

二、模型的建立

( 一) 雾霾带来的健康总成本计算

大量的病理研究表明雾霾对人体健康的危害是多方面的，主要表现为呼吸道疾病、生理机能障碍、眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病、渗入到肺部并进入血液循环系统引起心血管病、呼吸系统疾病等、提高呼吸系统发病率与发病的持续时间以及加重病情等。为了进行定量分析，本文根据北京市卫生统计数据，将北京市雾霾带来的健康成本分为三种： 一是因雾霾致病而进行门诊医治所产生的医疗费以及误工费; 二是因雾霾住院医治所产生的医疗费以及误工费；三是因污染而死亡的人口损失成本; 四是因雾霾带来的健康损失年成本等。在以上健康分类的基础上，计算每一类的成本，最后加总得出总的雾霾健康成本。可具体表示为：

THC = Eij × Vij Dalys × V4 ( 1)

其中 THC(i=1)为健(j=1)康总成本。ΔEi 为因暴露于雾霾空气而受到各种健康影响的人数，这些健康影响分别为因雾霾造成的死亡、因雾霾引起的疾病而住院治疗或进行门急诊治疗三部分。Vi 为相应于不同健康影响下的经济损失，分别指人口死亡的损失、各种与医疗有关的直接费用、误工费等; i 的取值为 1 或 2，分别表示雾霾的一个级别，即 PM10 与 PM2. 5 ; j 的取值为 1 ～3，每一个 j 值对应一个级别雾霾的健康影响及相应的经济损失; Dalys 为健康损失年。

( 二) 雾霾的健康影响: 暴露 － 反应函数

人体的健康往往受多种因素影响，当雾霾的污染浓度超过一定值时，它就会成为呼吸道疾病以及心血管疾病的一个诱因。因此，为了量化雾霾的健康影响，我们需要建立暴露 － 反应函数。在实际病例中，无论是死亡还是发病案例在单位时间( 面积或体积) 内出现的次数是随机的，这个事件近似地服从泊松分布，其期望值的对数与相应污染浓度具有线性关系。因此我们可以对雾霾的每一健康影响进行泊松回归的假设，即对病例与雾霾之间暴露 －反应函数建立对数 － 线性模型：

LnE = β × ( C － C0 ) LnE0 ( 2)

在式( 2) 中，C、C0 分别表示实际的污染浓度和对比浓度; E、E0 分别表示与两种污染浓度 C、C0 相对应的健康受到影响的人数; 从而，受空气污染影响的人数为两者之差。β 为暴露 － 反应系数，即污染浓度对健康影响的系数。所以实际受到雾霾( PM10 与PM2. 5 ) 影响的人数应该为：

ΔE = E － E0 = E × ( 1 － e －β( C－C0) ) ( 3)

E 是在污染条件下健康受到影响的实际人数，数据来自北京市公共卫生信息中心。PM10 或 PM2. 5 实际污染浓度 C 的数据来自北京市环境保护局每年的环境状况公报。对比浓度 C0 是指可吸入颗粒物在该浓度下对人体没有明显健康影响。对于这一浓度的取值，国内外部分研究者采纳 WHO 使用的 0 浓度标准; 部分使用非 0 的清洁空气浓度或国家要求执行的空气质量标准浓度; 部分使用以往年份数据作为对比浓度; 鉴于雾霾的主要组成 PM2. 5 能够进入人体内部，对身体的危害性非常大，因此本文考虑采纳 WHO 使用的 0 浓度标准。β 的取值根据已有研究成果确定。

( 三) 生命统计价值与疾病的成本

目前在国际上对于生命统计价值的货币化估算常用的方法主要有支付意愿法、调整的人力资源成本法、补偿工资法、疾病的成本法以及根据国际同行的研究成果转换成中国的数据等。支付意愿法的计算是通过死亡风险意愿调查价值评估法。然而事实上，死亡风险的准确价值很难给出。同时，同样的死亡价值判断，如果调查的问卷设计方式不同，得到的回答也存在很大的差距。例如，问题“如果因为空气污染而给你带来了 1 / 10000 的生命危险，你希望得到多少补偿?”与问题“如果为了降低因为空气污染而给你带来的 1 / 10000 的生命危险，你希望支付多少费用?”对于这两个问题的回答得出的结论相差很大，因此通过这样的调查得出的数据非常具有争议性。补偿工资法则是通过假设在劳动力市场上，在充分竞争的条件下，每个求职者都明确了解工作的伤亡风险性后对工作及工资的选择。这时工资中高出没有伤亡风险时的部分就为补偿工资。这个补偿工资与求职者的特征如年龄、教育、人力资本等有关，也与工作的性质有关。据笔者了解这种研究方法目前在国内还没有相关研究。疾病的成本法是对生命统计价值的最低估价，它完全忽略了伤痛与失去生命的价值。调整的人力资源成本法在国内的应用比较广泛，是对人均 GDP 进行现值调整，但这种方法没有将生命的价值计算在内，也未能考虑到疾病的非致命性后果，如在患病期间病人的痛苦与生命质量的下降等。为了克服这些传统方法的局限性，世界卫生组织、世界银行和哈佛大**合进行了“疾病全球负担”研究，并研制出一种新的关于“疾病负担”的测量方法: 即“伤残调整生命年”( Dalys) ，是指从发病到死亡所损失的全部健康寿命年，包括因早死所致的寿命损失年和疾病所致伤残引起的健康寿命损失年两部分，某疾病的 Dalys 取值越大，表示该疾病的健康损失越大，其具体计算公式为：

其中，α 为发病年龄; δ 为因早逝寿命损失年数; γ为贴现率，本文取值为现行银行中长期贷款利率7% ; C 为常数0. 16; β取值为0. 04。对于住院治疗和门诊治疗的疾病估价主要采用疾病的成本法。当然也可以使用支付意愿法进行计算，但这种计算方法与前面分析的关于死亡的支付意愿法计算一样，存在巨大争议，而且国内目前在这方面的研究很少。因此本文主张采用疾病的成本法对疾病成本进行估价，疾病成本包括直接成本与间接成本。直接成本包括疾病检查、诊断、医治的费用以及医药费用等; 间接成本包括因疾病无法工作而带来的工资损失。

三、数据说明与结果分析

( 一) 数据说明

雾霾带来的健康成本不仅与污染浓度有关，还与整个城市的社会经济发展状况如人口规模、经济发展水平( 如国内生产总值( GDP) 或人均 GDP) 、住院门诊的费用等有关。对于北京各医院因呼吸系统疾病住院或门急诊治疗的基本情况，本文根据20032011 年《北京统计学报》进行整理。因统计数据的局限，本文用出院人数来计算因呼吸系统疾病而住院的人数及费用。限于篇幅，具体数据不再给出，有需要者可向作者索取。

( 二) 结果分析

根据上文所得数据，我们计算 20032013 年北京市因雾霾患呼吸系统疾病而诊疗( 门诊或急诊) 的人数及其经济损失。以 2013 年为例，2013 年全市因呼吸系统疾病而进行门急诊治疗的有 2067. 9 万人次，由上面式( 3) 计算得到受雾霾影响的人数最低估算值为 383. 6 万人，最高估算值为 849. 7 万人，中间值为 635. 5 万人。根据上文整理数据，人均医治费用( 包括挂号、诊断及医药费用等) 为 406. 3 元，计算得直接医疗成本最小值为 15. 59 亿元，最大值为 34. 53 亿元，中间值为 25. 82 亿元; 间接医疗成本为因去医院而误工的费用，其最低值、最高值与中间值分别为3. 83、8. 48 和6. 34 亿元，所以门急诊总费用最低估算值为 19. 42 亿元，最高估算值为 43. 01 亿元，中间值为 32. 17 亿元。

同样以 2013 年为例，由式( 3) 计算得受雾霾影响而住院的人数最低估算值为 15. 94 万人，最高估算值为 22. 65 万人，中间值为 20. 01 万人。根据北京卫生统计数据，住院人均费用为 18229. 7 元，因此得到直接成本最低估算值为 29. 05 亿元，最高估算值为 41. 30 亿元，中间值为 36. 48 亿元; 又根据统计数据，2013 年北京市平均住院日 11 天，误工成本为住院天数乘以人均每天 GDP，即 11 × 人均 GDP ÷ 365 =2196. 2。考虑到我国社会现实情况，病人住院期间总有家人或朋友陪护，因此也应该把这部分的误工费计算在内。按每人每天一个陪同人员计算，可得出总误工费用中间值为 8. 79 亿元，所以总住院费用最低估算值为 36. 05 亿元，最高估算值为51. 25 亿元，中间值为 45. 27 亿元。

根据同样的算法，我们可以估算出从 2003 2013 年各年因雾霾患呼吸系统疾病或肺癌而死亡的人数及其经济损失同上，这里不再给出具体数据。

对于因雾霾而患病或死亡所带来健康损失的分析根据世界卫生组织的研究数据进行估算得出，在雾霾空气污染环境下，北京每年因包括肺癌在内的呼吸系统疾病死亡的每千人伤残调整生命年为2.25年，由此我们可以计算出各年因雾霾而患病或死亡所造成的经济损失，见表 1。

最后，利用式( 1) 分别将因雾霾而诊疗( 门急诊) 、住院及死亡、健康损失所带来的健康成本进行加总，计算得因雾霾污染患病及死亡的总经济损失，并计算人均成本、占相应年份 GDP 的比例以及各年之间的变化率( 见表 2) 。表中人均成本、占当年GDP 比例以及变化率以中间值为标准进行估算。

从表 2 中可以看出每年因雾霾而带来的健康总成本逐年增加，由2003 年的30. 85 亿元增加到2013 年的 111. 36 亿元，增长 140. 22% ，累计经济损失总额达700 多亿元; 人均成本除2008 奥运年以及2011 年以外，其他年份都是逐年增加的，由 2003 年的 211. 86 元增加到 2013 年的 526. 51 元，人均累计成本为 3997. 12 元; 这些经济损失占当年的 GDP 比例以 2006 年、2013 年为最高，分别达到 0. 71%、0. 72%;20102013 年由于人口规模、和经济总量的提高，在污染浓度不变甚至降低的情况下，受雾霾影响而患病的人数仍在增加，健康总成本也在增加，占 GDP 的比例也因此分别增长到 0. 61% 、0. 57% 、0. 68% 和 0. 72% 。每年健康总成本的增长率除2007 年、2008 年和 2011 年以外，其他年份的增长率都在 2 位数以上，远远高于同期 GDP 的增长。

同时值得注意的是，各年雾霾健康成本与政府的努力有密切关系。将历年人均健康成本、占当年 GDP 比例以及变化率与北京市环保局每年所下发的环境治理文件进行粗略的比较，发现 2008 年、2011 年人均健康成本出现下降，增长率也较低，分别为 0. 09% 和 2. 70% ; 占当年 GDP 比例也为历年最低，分别为 0. 59% 和 0. 57% 。同时观察到这两年北京市环保局关于环保的各种文件也远远多于其他年份。又如，由于北京市政府从 2007 年开始加大对空气污染的治理，雾霾的污染浓度也逐年下降，2007 年下降了8. 07%，占当年 GDP 比例也下降到0. 64%。到了 2008 年空气治理力度空前加大，空气清洁度明显提高，污染浓度比上一年下降幅度高达 17. 6% ，因雾霾污染患病及死亡所带来的总经济损失明显减少。但到 2009 年奥运会过后，由于奥运期间一些临时监管措施的取消，监管力度也有所降低，空气污染浓度迅速反弹，因此而造成的健康损失大幅增加，总经济损失由 2008 年的 59. 34 亿元增加到 67. 11 亿元，占当年 GDP 比例也回升到 0. 61% 。由此我们可以认为政府环境保护工作与雾霾有着密切的关系，也说明以往北京市政府的环保工作方法是有效的。

四、结论

通过估算北京市雾霾污染带来的健康成本，我们可以得出以下结论：

①北京市的雾霾污染已经给人们带来了严重的健康问题，造成重大健康成本，总经济损失与人均健康成本呈逐年上升态势;

②除个别年份以外，健康总成本的增长率远远高于同期北京地区 GDP 增长率;

③由于北京市人口总量的增加以及汽车保有量、经济总量的不断提高，在污染浓度不变甚至有所降低的情况下，雾霾的健康总成本仍在显著增加;

④雾霾总健康成本的各年变化率相差比较大，这与北京市政府雾霾治理力度密切相关。

雾霾所带来的这些健康成本无疑是社会与家庭的重大经济损失，因此，雾霾污染的减少就意味着全社会经济增长在质量上的提升和社会财富的增加。从本质上讲，健康损失或者健康成本不是完全可以用货币数量表示的，雾霾还严重影响着人们生活的质量与生命的质量。雾霾是可以根治的。关键在于保持就业和提升治理标准的平衡，在于保护空气和既定生活方式的协调，需要规划和实施。我们应在城市功能调整、绿色建筑推广、工业标准有序提升、能源结构的根本性改变、餐饮业的规范化管理、财政补贴、金融激励等方面采取综合持久的措施，实现居民生活方式和经济发展模式的转型，彻底解决困扰我们多时的雾霾问题。

此外，受数据可得性影响，本文关于雾霾对社会健康成本的影响只能做出一个初步的估计。更精确的估计还要建立在更具体细分的病例统计数据以及病理研究上。同时，本文仅对雾霾带来的人体健康成本进行了货币化估算，但这并不是雾霾的所有社会成本。雾霾对人体健康产生的不利影响所导致的生活质量的下降和预期寿命的缩短也需要进一步评估。此外，雾霾还会对动植物以及生态带来影响，对建筑物、仪器、设备、车辆等产生腐蚀作用，这些都会直接或间接地带来社会成本。更重要的是，我们需要关于雾霾成因的细致的定量分解以及敏感度分析，为雾霾治理规划提供科学依据。因此相关统计研究仍有待继续深入。

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